Les lentilles TP n°2 : Obtention d`une image avec une lentille

Physique_ Chimie 1ère L
1 Physique
1 Représentation visuelle du monde
1-1 Formation des images optiques
Plan du cours:
TP n°1 : Les lentilles
1. CONDITIONS DE VISIBILITÉ D'UN OBJET :
1.1. Première condition :
2. RAPPEL DES CARACTÉRISTIQUES PROPAGATION DE LA LUMIÈRE :
3. OBSERVATION DE LENTILLES :
3.1.Comment définir une lentille ?
3.2. Deux types de lentilles :
3.2.1 Expérience 1 :
3.2.2 Expérience 2 :
3.2.3. Expérience 3 :
3.3 Vergence d'une lentille :
3.4. Relation entre courbure et vergence d'une lentille :
TP n°2 : Obtention d’une image avec une lentille convergente
1. POINTS CARACTÉRISTIQUES D’UNE LENTILLE CONVERGENTE:
1.1. Le centre optique :
1.2. Le foyer d’une lentille :
2. DISTANCE FOCALE :
2.1. Définition :
2.2. Relation distance focale-vergence :
3. CONSTRUCTION DES RAYONS LUMINEUX :
4. NOTION D’OBJET ET D’IMAGE :
5. CONSTRUCTION GRAPHIQUE D’UNE IMAGE :
5.1. Tracé des rayons lumineux :

TP n°1 : Les lentilles
OBJECTIFS : Acquérir les connaissances d'optique géométrique qui permettront de comprendre le
fonctionnement de l'œil.
1. CONDITIONS DE VISIBILITÉ D'UN OBJET :
1.1. Première condition :
Pour pouvoir être vu, un objet doit émettre de la lumière. Il doit donc être :
• Soit une source primaire de lumière
C’est une source qui produit de la lumière. (Exemples : le Soleil, une lampe à incandescence, un tube
néon, du feu … )
• Soit une source secondaire de lumière
C’est une source qui diffuse de la lumière. (Exemples : la Lune, un élève, un mur et d'une manière
générale tout objet visible qui n'est pas une source primaire)
1.2. Deuxième condition :
Il faut que cette lumière rentre dans l’oeil de celui qui regarde (Aucun obstacle ne doit être placé entre
l'objet et l'œil).
2. RAPPEL DES CARACTÉRISTIQUES PROPAGATION DE LA LUMIÈRE :
Le Soleil est une source primaire de lumière sur Terre. Or, le Soleil se trouve dans l’espace où la
densité particulaire est extrêmement faible. Donc :
Contrairement au son, la lumière se propage dans le vide.
Il est possible de voir à travers une vitre, de l’air ou une fine couche d’eau. Donc :
La lumière se propage dans les milieux matériels transparents.
Un rayon laser, rendu visible par des poussières en suspension dans l’air semble rectiligne. Il en
est de même pour un rayon laser se propageant dans une cuve remplie d’eau. Donc :
La lumière se propage en ligne droite dans un milieu transparent homogène. On représente donc par un segment de
droite le trajet accompli par la lumière pour aller d’un point à un autre dans le vide ou dans un milieu transparent
homogène. Ces segments orientés dans le sens de propagation de la lumière sont appelés rayons lumineux. Un
faisceau. est un ensemble de rayons lumineux.
Applications :
Connaissant la position de l’oeil,
est-il possible de voir les objets 1,
2 et 3 ? ( justifier grâce aux rayons
lumineux ) Le 3
Délimiter la région de l’espace
dans laquelle devrait se trouver
l’oeil pour voir l’objet 1.
Oeil . . Objet 1
. Objet 2
. Objet 3
 Vrai ou faux ?
Le soleil et la Lune sont des sources de lumière primaires. F
Le trajet de la lumière est toujours visible. F
La sensation de noir est due à l’absence de lumière. V
Un objet visible émet ou diffuse de la lumière. V
 Que fait l'œil ?
Quel schéma correspond au trajet réel suivi par la lumière perçue par l’œil lors de l’observation d’un objet ?
Le dernier
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 Traversé ou pas ?
Discuter la transparence des matériaux de la liste : verre, bois, eau, papier calque, charbon, plexiglas.
Quels sont les adjectifs qualifiants les matériaux non-transparents ? Opaque
 Que vois-je ?
1) Où faut-il que l’observateur place son œil (A, B ou C) pour qu’il voie la source S ? C
2) Je vois D, mais pas C, et A me cache E . Où suis-je ? En O
Rappeler les principes mis en jeu pour répondre correctement aux questions 1) et 2) Propagation
rectiligne de la lumière, pas d'obstacles entre objet et œil.
3. OBSERVATION DE LENTILLES :
3.1.Comment définir une lentille ?
Une lentille est un milieu transparent, par exemple du verre, délimitée par deux surfaces sphériques ou une
surface plane et une surface sphérique.
3.2. Deux types de lentilles :
3.2.1 Expérience 1 :
Toucher les 4 lentilles,
Les classer en deux groupes,
Décrire la forme de ces 2 types de lentilles.
Comment les appelle-t-on ? Comment les symbolise-t-on ?
3.2.2 Expérience 2 :
Placer chaque lentille sur une feuille d'écriture,
Eloigner la lentille de la feuille,
Qu'observez-vous ? Complètez le schéma ci-dessous.
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S
A
B
C
C
D
EA
Divergente divergente divergente
Divergente divergente divergente
Divergente divergente divergente
Divergente divergente divergente
Divergente divergente divergente
Divergente divergente divergente
Divergente divergente divergente
Divergente divergente divergente
Convergente convergente convergente
Convergente convergente convergente
Convergente convergente convergente
Convergente convergente convergente
Convergente convergente convergente
Convergente convergente convergente
Convergente convergente convergente
Convergente convergente convergente
O

3.2.3. Expérience 3 :
Grâce au dispositif mis à votre disposition, créer un faisceau de lumière parallèle (les rayons
lumineux doivent être parallèles entre eux),
Placer devant ce faisceau, les deux types de lentilles.
Faire le schéma de vos observations.
Grâce aux résultats de ces trois expériences, complétez le tableau suivant (la dernière ligne sera
remplie plus tard) :
Forme Bombée Creuse
Symbole
Effet sur une page d'écriture Grossissement de l'objet Réduction de l'objet
Déviation d'un faisceau lumineux Les rayons de lumière parallèle
convergent en un point
Les rayons de lumière parallèle
divergent
Nom Lentille convergente Lentille divergente
Autres formes possibles
Vergence C > 0 C < 0
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3.3 Vergence d'une lentille :
Regarder le chiffre inscrit sur la lentille, on l'appelle vergence et il caractérise la lentille. C'est
la grandeur utilisée par les opticiens, on la note C et elle se mesure en dioptrie dont le symbole
est δ.
Complètez la dernière ligne du tableau précédent.
3.4. Relation entre courbure et vergence d'une lentille :
Reprendre l'expérience 3 en remplaçant la lentille convergente par une lentille plus bombée.
Qu'observez-vous ?
Plus une lentille est bombée, plus elle est convergente et plus sa vergence est grande.
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